講座 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展與挑戰(zhàn)郝曉辰目錄v傳感器網(wǎng)絡(luò)概述v傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用v傳感器網(wǎng)絡(luò)研究進展v傳感器網(wǎng)絡(luò)影響力v傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)什么是計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)，是指將地理位置不同的具有獨立功能的多臺計算機及其外部設(shè)備，通過通信線路連接起來，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)管理軟件及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下，實現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計算機系統(tǒng)。 所謂無線網(wǎng)絡(luò)，就是利用無線電波作為信息傳輸?shù)拿浇闃?gòu)成的無線局域網(wǎng)（WLAN），與有線網(wǎng)絡(luò)的用途十分類似，最大的不同在于傳輸媒介的不同，利用無線電技術(shù)取代網(wǎng)線，可以和有線網(wǎng)絡(luò)互為備份。 什么是傳感器網(wǎng)絡(luò)vWSN-Wireless Sensor Networksv基礎(chǔ)微

2、電子技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)v解釋1由部署在觀測環(huán)境附近的大量的微型廉價低功耗的傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成一個多跳的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。什么是傳感器網(wǎng)絡(luò)v解釋2：傳感器網(wǎng)絡(luò)是由一組傳感器以特定方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)布給觀察者。v傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個基本要素：傳感器，感知對象，觀察者v傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本功能協(xié)作地感知、采集、處理和發(fā)布感知信息 有線有線/ /無線連接無線連接 傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)vsink -匯聚點vsensor node -傳感器節(jié)點vsensor field -監(jiān)測區(qū)域傳

3、感器網(wǎng)絡(luò)的實體v傳感器節(jié)點功能：采集、處理、控制和通信等網(wǎng)絡(luò)功能：兼顧節(jié)點和路由器資源受限：存儲、計算、通信、能量vSink節(jié)點功能：連接傳感器網(wǎng)絡(luò)與Internet等外部網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)兩種協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，發(fā)布管理節(jié)點的監(jiān)測任務(wù)，轉(zhuǎn)發(fā)收集到的數(shù)據(jù)。特點：連續(xù)供電、功能強、數(shù)量少等傳感器節(jié)點v傳感器模塊：信息采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換v處理器模塊：控制、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議v無線通訊模塊：無線通信，交換控制信息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)v能量供應(yīng)模塊：提供能量傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點v大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)：地理區(qū)域大；部署密集提高信噪比；提高監(jiān)測精度；增強容錯性；減少盲區(qū)v自組織網(wǎng)絡(luò)：不確定性；拓撲結(jié)構(gòu)變化v資源受限：計算、存儲、通

4、訊、能量v動態(tài)拓撲：節(jié)點故障；通訊故障；移動性；節(jié)點加入v可靠網(wǎng)絡(luò)：適應(yīng)環(huán)境條件；魯棒性、容錯性v應(yīng)用相關(guān)：沒有統(tǒng)一的通信協(xié)議平臺v以數(shù)據(jù)為中心傳感器節(jié)點的限制v電源能量有限v通信能力有限v計算和存儲能力有限傳感器網(wǎng)絡(luò)概述與ad hoc的不同WSN結(jié)點數(shù)量更為龐大多數(shù)節(jié)點為靜止節(jié)點分布更為密集能量約束結(jié)點更容易出錯拓撲結(jié)構(gòu)變化頻繁Ad hoc幾十至上百個節(jié)點局域網(wǎng)節(jié)點全移動結(jié)構(gòu)變化（移動）能量可連續(xù)提供點到點通信軍事應(yīng)用（UCLA-WINS）軍事應(yīng)用（2）（UCLA-WINS）商業(yè)（1）商業(yè)（2）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進展v軍事領(lǐng)域美國陸軍的研究計劃v“靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò)通信” （20012005，

5、通用通信基礎(chǔ)設(shè)施）v“無人值守地面?zhèn)鞲衅魅骸?（支持陸軍更廣闊視野）v“戰(zhàn)場環(huán)境偵察與監(jiān)視系統(tǒng)” （偵察和情報）美國海軍的研究計劃v“傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”（戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略級的傳感器信息管理）v“網(wǎng)狀傳感器系統(tǒng)CEC（Cooperative engagement capability) (裝載在艦艇和戰(zhàn)斗機群上，進行高精度偵察）美國國防部vSmart Sensor Web，5個尖端研究領(lǐng)域之一 （以Web為中心的傳感器信息分發(fā)和融合網(wǎng)絡(luò)）美國Sandia國家實驗室和能源部 （發(fā)現(xiàn)對地鐵、車站的生化武器襲擊）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進展v民用領(lǐng)域美國交通部v國家智能交通系統(tǒng)項目規(guī)劃，1995開始，2025投入

6、使用（用傳感器網(wǎng)絡(luò)進行地面交通管理）Intel公司v基于微型傳感器網(wǎng)絡(luò)的新型計算發(fā)展項目，2002發(fā)布 開發(fā)超微型傳感器 MOTE（塵粒） Smart dust (智能灰塵）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進展v學(xué)術(shù)和科技界美國自然科學(xué)基金委（NSF）推動下，很多高校開展研究英國、意大利、日本等國的大學(xué)和研究機構(gòu)學(xué)術(shù)科技界的研究集中在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信協(xié)議、感知數(shù)據(jù)查詢處理技術(shù)和應(yīng)用試驗等方面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進展v中國研究進展和現(xiàn)狀v高校和研究機構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)的影響v傳感器網(wǎng)絡(luò)將物理世界和信息技術(shù)連接起來v傳感器網(wǎng)絡(luò)具有改造社會的潛力，將來廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域使得傳感器網(wǎng)絡(luò)成為我們生活中不可缺少的部分v傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)引起國內(nèi)外科技界和工業(yè)界高度重視傳感器網(wǎng)絡(luò)的影響改變世界的十個新興技術(shù)未來四大高技術(shù)將掀起